Биоуправление методологические и прикладные аспекты Краткий обзор

Биоуправление: методологические и прикладные аспекты

Краткий обзор и суть технологий биоуправления Коррекционные технологии с использованием биологической обратной связи (БОС, биоуправление) являются перспективным направлением в развитии превентивной медицины и практической психологии. Эта технология используется в эффективном стрессменеджменте, в коррекции психических нарушений, психосоматических расстройств и состояний различного генеза. В последнее время идет интенсивная работа по адаптации этих технологий к психологическим моделям формирования и развития социально востребованных индивидуальных и личностных характеристик человека и профессионально важных качеств различного профиля

Определение Американская Ассоциация Прикладной Психофизиологии и Биологической Обратной Связи: Биологическая обратная связь является нефармакологическим методом лечения с использованием специальной аппаратуры для регистрации, усиления и „обратного возврата“ пациенту физиологической информации. Основной задачей метода является обучение саморегуляции, обратная связь облегчает процесс обучения физиологическому контролю так же, как процесс обучения любому искусству. Оборудование делает доступной для пациента информацию, в обычных условиях им не воспринимаемую.

Историко-научный аспект Метод биологической обратной связи (БОС, ) возник в конце 50 -х годов прошлого века. Зарождению метода способствовал ряд научных открытий: а) работы N. Miller по выработке у животных висцеральных условных рефлексов (УР) оперантного типа; б) данные M. B. Sterman о повышении порогов судорожной готовности после условнорефлекторного усиления сенсомоторного ритма в центральной извилине коры головного мозга как животных, так и человека в) открытие J. Kamiya способности испытуемых произвольно изменять параметры своей электроэнцефалограммы (ЭЭГ) при наличии обратной связи об их текущих значениях. 70 -90 е годы в истории развития БОС-технологий отмечены были небывалым общественным интересом к так называемому альфаобучению и альфа-состояниям, обусловленным усиленным альфаритмом в ЭЭГ человека

Обратная связь является основным принципом формирования функциональных систем, обеспечивающих поведение человека и его адаптацию к физической или социальной среде. Суть метода заключается в том, что пациент, получая в наглядной форме информацию о динамике отдельного параметра какой-либо функциональной системы, обучается управлять функционированием данной системы.

Все БОС-протоколы разделяются на две большие группы: 1 -е направление, обозначаемое в англоязычной литературе понятием “neurofeedback”, в рамках которого осуществляется модификация различных параметров ЭЭГ головного мозга (амплитуды, мощности, когерентности и т. д. основных ритмов ЭЭГ – обозначается также термином “neurotherapy”); 2 -е направление, обозначаемое понятием “biofeedback”, в рамках которого подвергаются изменению показатели вегетативной (симпатико -парасимпатической) активации (проводимость кожи, кардиограмма, частота сердечных сокращений, дыхание, электромиограмма, температура, фотоплетизмограмма и др. ). По современным представлениям, регуляторные изменения в деятельности вегетативной нервной системы, обусловленные сильным и/или хроническим стрессом, представляют собой один из важнейших факторов возникновения большой группы заболеваний, обозначаемых такими понятиями, как психосоматические расстройства, болезни регуляции и др.

Какие физиологические параметры используются в системе БОС? - Они могут быть любыми: это и кровяное давление, частота сердечных сокращений, и мышечная активность, и температура, частота дыхательного цикла, электрическое сопротивление кожи, электрическая активность головного мозга и т. д. - главное, они должны отражать динамику изменения физиологической функции.

Выбор контролируемых показателей, по которым проходит обучение и коррекция, зависит от типа патологии, методических разработок и стандартов, рекомендуемых для лечения данной патологии. Еще одним критерием выбора контролируемого показателя, является наличие значительных количественных изменений параметра при сравнении данных, зарегистрированных в различных тестируемых функциональных состояниях (покой, активная деятельность, стресс).

Мониторинг и запись сигналов ЭЭГ при проведении тренировки по параметрам ЭЭГ

Спектральный анализ ЭЭГ

Мониторинг и запись сигнала ЭКГ при тренировке по частоте сердечных сокращений

Динамика времени выполнения задания при тестировании произвольного внимания (таблицы Шульте). Обозначения: ось ординатвремя выполнения задания в сек. , ось абсцисс - этапы тестирования. Во время тестирования испытуемый проходил тест три раза (1, 2, 3 проба). Динамика времени реакции в процессе прохождения тренингов по коррекции нарушений произвольного внимания. Обозначения: ось ординат- время реакции в (мсек. ), ось абсцисс- этапы изменения сложности задания.

Пример комбинации двух из возможных индикаторов предъявляемых пациенту в процессе тренировки по ЧСС.

Перспективы БУ открывает новые возможности в работе по формированию социально ценных характеристик, состояний и важных качеств у специалистов разных профилей.

Сферы применения БОС-технологий Клиническая сфера o -эпилепсия, судорожные состояния, постинсультные нарушения o -патологические состояния тревоги, депрессии и страха o -синдром нарушения внимания и гиперактивность у детей и подростков o -мигрень, головные боли o -бронхиальная астма o -артериальная гипертензия, вегето-сосудистая дистония o -алкогольная и наркоманийная зависимости

Сферы применения БОС-технологий o o Неклиническая сфера -эффективный стресс-менеджмент -спорт -педагогика -искусство, развитие творческих способностей o -коррекция пограничных состояний, вызванных неконтролируемым влиянием хронического стресса o -психотерапия

Примеры тренингов с БОС

БОС-альфа-тренинг/терапия. Изучение свойств альфа-ритма ЭЭГ– основа в развитии БОС-методологии. Помимо повторяющихся самоотчетов о “комфортном”, “приятном”, “расслабляющем” и “успокоительном” характере альфа-состояний, было показано достоверное снижение после курса БОС-альфа-терапии степени личностной тревожности. Альфа-протокол используется в исследованиях проблемы повышения эффективности деятельности в условиях сильного стресса, при терапии психосоматических, невротических, депрессивных и др. нарушений, связанных в той или иной мере с изменениями в деятельности активирующих систем мозга и, как следствие, с повышенным уровнем активации вегетативной и центральной нервной систем.

БОС-тета-тренинг/терапия. Если состояния, связанные с альфа-ритмом, являются релаксирующими и приятными, то тета-состояния, для которых характерен усиленный тета-ритм в ЭЭГ, оценивались прежде всего с точки зрения повышения творческих способностей. Трудно переоценить ту социальную значимость, какую имеет один из клинических вариантов альфа/тета-протокола при терапии алкогольной и наркоманийной зависимостей. Работа Е. Пенистона и П. Кулкоски показала, что положительный результат БОС-терапии по схеме альфа/тета-протокола группы хронических алкоголиков через 3 года наблюдения составил 80 %, тогда как результат других (более или менее традиционных) видов терапии (психотерапия, аутотренинг и др. ) в таких же группах больных оказался недостоверным.

БОС-бета-терапия. Оперантное усиление бетадиапазона ЭЭГ (16 -20 гц) имеет положительный терапевтический эффект при различных неврологических нарушениях. Так, усиление бетасоставляющей и одновременное ослабление тетасоставляющей эффективно при различных эпилептических синдромах, при синдроме нарушения внимания и гиперактивности, постинсультных нарушениях (спастичность, парезы, плегии), посттравматических синдромах и др. Такие свойства, как надежность, нетоксичность и неинвазивность в последние годы все более повышают востребованность БОС-технологий в педагогике и педиатрии – только в США в настоящее время БОС-терапия широко практикуется более, чем в 700 клинических центрах.

БОС-SMR-терапия. Работы M. Стермана показали, что путем БОС-усиления сенсомоторного ритма (SMR) ЭЭГ животных и человека можно повысить порог судорожной готовности и тем самым уменьшить частоту и выраженность судорожных припадков при различных эпилептических синдромах вплоть до их полного прекращения. Так, согласно среднестатистическим оценкам, примерно в 50 % случаев в результате БОС-терапии (30 -50 сеансов) удается отменить противосудорожную фармакотерапию без рецидивов судорожных припадков.

Формирование ПВК у водителей и операторов

БОС-терапия и коррекция психологических и психосоматических расстройств различного генеза

Коррекция фобических расстройств методом БОС Распространенность фобических расстройств составляет 8 -9% (Sartorius, 1980), по данным Rouillon (1985) - от 2 до 9 %. При неврозах частота фобий колеблется в пределах от 15 до 44% по сведениям разных авторов (Б. Карвасарский, 1990; С. Поляков, 1988). Страдают ими, преимущественно, люди наиболее работоспособного возраста: 25 - 44 лет.

Используемый стимульный материал

Спектральный анализ ЭЭГ до тренинговых сессий Спектральный анализ ЭЭГ после тренинговых сессий

Анализ межполушарных связей до тренинговых сессий Анализ межполушарных связей после тренинговых сессий

Психофизиологические методы коррекции синдрома дефицита внимания и гиперактивности

Синдром дефицита внимания и гиперактивности (СДВГ) является одним из наиболее распространенных нервно-психических расстройств детского возраста. По мнению большинства отечественных и зарубежных исследователей, данное заболевание встречается у 10 -12% детей в популяции. СДВГ - результат диcрегуляции, связанной с нарушением баланса нейромедиаторов (Sterman, 1996) в виде подавления дофаминергической активности и усиления норадренергической, что вызывает недостаточный левополушарный тормозной контроль над правым полушарием и чрезмерное сенсомоторное возбуждение препятствует эффективному когнитивному функционированию

Биоэлектрическая активность головного мозга у детей с СДВГ характеризуется усилением тета- и дельтаактивности в передних зонах коры и уменьшением представленности в этих областях бета-ритма полосе 1221 Гц. Данное соотношение, по мнению Monastra V. J. (2001), является важным показателем, характеризующим функциональное состояние головного мозга у пациентов с СДВГ. Соотношение тета-ритма и бета-ритма в лобных отведениях (в отведении Fz) в группе у детей 5 -8 лет равнялось 7. 31± 1. 84, старше 8 лет – 5. 87± 1. 07. кая Н. В. , 1991).

Динамика показателей

В ходе проведения тренинговых сессий растет относительная мощность бета ритма в лобноцентральных отведениях

Меняется структура когерентных связей в ходе тренинговых сессий Когерентные связи в фоне до тренинга Когерентные связи во время тренинга

БОС-терапия посттравматических стрессовых расстройств

Результаты На графике видна чёткая динамика постепенного увеличения индекса бета-ритма после каждого тренинга

Динамика снижения индекса тета-ритма

Снижение дисперсии кожно-гальванической реакции

Коррекция депрессивного симптомокомплекс методом БОС

Проблема терапии и профилактики депрессивных расстройств приобретает особую актуальность в связи со стремительным ростом их распространённости в населении (примерно в 10 раз за последние 40 лет, по данным ВОЗ). К числу психогенных факторов, вызывающих депрессивные реакции и состояния, относятся чрезвычайные ситуации, негативные изменения образа жизни, межличностные конфликты, семейные драмы, личные неудачи, несчастья, утраты и т. п. Фармакотерапия таких состояний во многих случаях оказывается малоэффективной и, к тому же, не свободна от известных недостатков (побочные явления, плохая переносимость, «поведенческая токсичность» ), что приводит к отказу значительной доли пациентов от приема лекарственных препаратов.

Нейрохимические основы депрессий Результаты мультидисциплинарных исследований в области нейронаук показали, что в патогенезе депрессий принимают участие взаимосвязанные нарушения ряда нейрохимических систем. В настоящее время считается наиболее обоснованным, что ключевые патогенетические механизмы депрессии связаны с функциональным дефицитом серотонинергической системы и со сложной дисрегуляцией норадренергической системы. Кроме того, обе эти системы тесно взаимодействуют с дофаминергической, холинергической, глутаматергической и ГАМК-ергической системами.

Динамика показателей мозговой активности до и после серии БОС-тренингов Параметр Суммарная мощность альфа-ритма по всем отведениям, мк. В 2 Относительное значение мощности альфа-ритма, % Относительный коэффициент асимметрии альфа-ритма между отведениями Р 3 и Р 4, % До После 752 1122 41, 9 47 40, 85 8, 46 13, 3 5, 7

Межцентральные связи до после

Кросс-кореляционный анализ спектров мощности ритмов ЭЭГ в бета и тета диапазонах частот.

Дипольная локализация возможных источников ритмов, контролируемых в БОС-тренинге

В результате тренинговых сессий с использованием метода БОС возрастает мощность спектра альфа-диапазона в среднем на 70% и снижается мощность спектра тета-диапазона в среднем на 40%.

Коррекция депрессивного симптомо-комплекса методом БОС-терапии ведет к перестройке мозговых механизмов и формированию новых функциональных состояний, более близких к норме, что проявляется в изменении структуры межцентральных связей и изменении количества и положения потенциальных генераторов ритма – диполей.

БОС-коррекция гипертонии стрессового генеза В настоящее время известно несколько вариантов использования БОС для коррекции артериальной гипертензии - чаще всего используются температурные и миографические показатели с мышц головы и шеи.

Факторы, запускаемые стрессом и ведущие к развитию гипертензии: Ø сосудосуживающий эффект катехоламинов. Ø закрепление симпатической активности при повторяемости ее стимуляции. Ø развитие тенденции барорецепторов каротидного синуса и аорты к «перенастройке» на более высокий уровень артериального давления. В норме благодаря депрессорным влияниям с этих зон подъем артериального давления сдерживается. Однако, если они «перенастроены» на более высокий уровень, то для их включения в работу будут требоваться все более высокие величина АД. Ø большие дозы глюкокортикоидов вызывают эффект задержки натрия, что ведет к сужению артериол как за счет набухания стенки, так и потенцирования катехоламиновых влияний. Ø активация ренин-ангиотензин-альдестероновой системы через симпатические влияния.

В результате тренинговых сессий испытуемый овладевает навыками произвольной регуляции параметров биоэлектрической активности головного мозга (альфаритм) и тонуса сосудов головного мозга, о чем свидетельствует изменение контролируемых показателей на 32%. Динамические изменения всех анализируемых параметров (контролируемых и сопутствующих) свидетельствует об изменении состояния коры головного мозга, возникающего в процессе формирования новой функциональной системы, обеспечивающей оптимальное протекание процессов регуляции тонусов сосудов.

Кросс-спектр до тренингов Кросс-спектр после тренингов

Биологическая Обратная Связь и хронический стресс Развитие болезни можно остановить БОС-терапия

Биологическая Обратная Связь и хронический стресс Техники релаксации 1. мышечная релаксация 2. аутогенная тренировка 3. биологическая обратная связь 4. йога 5. медитация

После тренингов

Меняется структура когерентных связей До тренингов

После тренингов

Итого 1. Тренинг с использованием обратной связи является специфической формой обучения и позволяет целенаправленно модифицировать мозговые механизмы, пораженных заболеванием (травмой) функций; 2. Формирование новой функциональной системы, реализующей протекание компенсаторных процессов, отражается в динамике спектральных составляющих электроэнцефалограммы и в системе взаимосвязей между различными областями мозга; 3. Морфо-функциональная организация систем, нарушенная тем или иным заболеванием, имеет ярко выраженную индивидуальную специфику.

Эффективность применения БОС-методов § -уменьшение медикаментозной нагрузки o -восстановительное лечение и реабилитация o -сокращение сроков выздоровления o -снижение числа повторных обращений

БОС-терапия и медикаментозное лечение Медикаментозное лечение - негативные аспекты: Во первых, не все медикаентозные средства помогают одинаково всем больным даже с определенным типом заболевания. Это может быть связано с индивидуальными генетическими особенностями биохимии конкретного человека. Во вторых, наличие "эффекта привыкания" - по мере употребления того или иного препарата его эффективность снижается и требуется увеличивать дозу или менять вид лекарственного препарата. В третьих, наличие так называемых "побочных эффектов" т. е. негативное действие лекарственного препарата на различные органы и функции человека.